自1957年10月4日，來自前蘇聯的第一顆人造衛(wèi)星斯普特尼克1號（Sputnik 1）被發(fā)射升空后，太空垃圾就一直在不斷積累。

1993年，7700個太空垃圾；2001年，8700個太空垃圾；2005年，10300 個太空垃圾；2013年，16600 個太空垃圾；2016年，17700 個太空垃圾。

截止到2022年8月，歐洲航天局已經定期跟蹤報告了約36500個太空垃圾。

本期內容我們就來剖析一下，這些太空垃圾究竟是如何產生的？太空垃圾的危害又有多大？我們有什么方法能對太空垃圾進行有效清理嗎？

太空垃圾或者太空碎片，主要是指停留在地球軌道上的各種人造廢棄物以及衍生物。

小到螺釘和螺栓，一把鉗子，一條毯子，大到一些火箭殘渣、衛(wèi)星碎片，甚至被遺棄的多節(jié)火箭等等。

如今這些垃圾碎片正漂浮于地球軌道上，其中有超過34000個太空垃圾的直徑超過了10厘米，甚至更大。

還有一些碎片的直徑在1厘米至10厘米之間，它們中大部分是曾經報廢的一些衛(wèi)星或者火箭碎片。

但“36500”依然不是準確數據，還有大約1.31億個未能被人類追蹤的垃圾碎片，它們的大小從1厘米到10厘米不等，還有一些直徑小于1厘米的碎片。

這些堆積在地球軌道上的太空碎片，其總質量已預估達到近700萬公斤。

從上述這一系列赤裸裸的數據中，不難看出，如今太空垃圾問題日趨嚴重。

太空垃圾從何而來？

那太空垃圾從何而來？不是憑空出現，都是人類近年來不斷向太空發(fā)射火箭，衛(wèi)星的結果。

比如，火箭發(fā)射后，就會在地球軌道上留下助推器、整流罩、火箭級間以及其他參與碎片等等。

對于衛(wèi)星而言，它的壽命也十分有限，當衛(wèi)星的燃料，電池耗盡，太陽能電池板退化后，衛(wèi)星最終就會因這種種問題，在太空停止運行。

與火箭碎片一樣，衛(wèi)星碎片最終的結局，也就是成為永久漂浮在太空中的金屬碎片。

盡管這些碎片最終會重新進入地球大氣層，直至燃燒殆盡，但是從衛(wèi)星失效，到它墜落到大氣層，再被燃燒殆盡的過程，往往會持續(xù)很多年的時間。但是人類制造太空垃圾的速度，卻遠遠高于碎片燒毀的速度。

還有宇航員在修理航天器時，不小心丟失的一些工具，如手套，鉗子，錘子，工具袋等等，都是太空垃圾。

1965年，宇航員埃德·懷特（Ed White）就在一次太空行走中，丟失了一只手套，這只手套毫無疑問也成為了眾多太空垃圾中一員。

另外，還有一些太空碎片是由于火箭，或者衛(wèi)星之間的碰撞而產生的。當衛(wèi)星碰撞時，它們可以被粉碎為成千上萬個太空垃圾碎片。

比如在2009年，已經失效的俄羅斯宇宙2251軍用通信衛(wèi)星，就在西伯利亞上空，約804公里處，與正在運行的美國摩托羅拉銥星33，不幸相撞了。

這一撞威力巨大，直接摧毀了兩顆衛(wèi)星，還制造了大約2000塊直徑在10厘米左右的碎片，和數以千計的較小碎片。

據估計，摩托羅拉銥星33所產生的50%以上的碎片，都將在地球軌道停留至少一百年，而宇宙2251衛(wèi)星的碎片，也將在地球軌道上停留至少20年-30年的時間。

美俄衛(wèi)星相撞事件

太空垃圾的危害性

越來越多的太空垃圾，又會帶來的怎樣的不利影響呢？上述提到的宇宙2251和銥星33的撞擊事件，就是一個活生生的例子。

太空垃圾堆積越多，那么發(fā)生碰撞的機率也就越高，對一些在軌運行衛(wèi)星，航天器和國際空間站存在潛在危害。且對于人類未來的太空探索，也構成了巨大威脅。

而這也被稱為“凱斯勒綜合癥”，這是以美國宇航局科學家，唐納德·凱斯勒的名字命名的，因為是他最先于1978年提出這個理論。

按照凱斯勒的理論，當太空垃圾堆積到一定密度時，其中一顆衛(wèi)星但凡偏離了軌道，或者遭遇了某顆流星的撞擊時，就會引發(fā)一系列的連鎖反應，進而導致大量的衛(wèi)星都被碰撞摧毀，隨后便產生了更多的太空垃圾。

即便是體積最微小的太空垃圾，也是具有危險性的，如塵埃般大小的顆粒和碎片，都會對一些光學器件，太陽能電池板等造成損傷，在其表面造成一些碎片斑點，并縮短其使用壽命。

凱斯勒綜合癥

如果換成是一個更大的，質量為1公斤太空垃圾，以7.0公里/秒的速度移動，其碰撞時所釋放的能量，幾乎能與6公斤炸藥爆炸時產生的能量相當。

一些小的太空垃圾或許會在大氣層中燃燒殆盡，但是對于一些較大的太空垃圾，如果它們沖撞地球，也會對地球的環(huán)境產生一些不利影響。

例如俄羅斯“質子”火箭發(fā)射衛(wèi)星失敗事件，俄羅斯“質子－M”運載火箭在發(fā)射失敗后，產生了大量的火箭碎片，這些火箭碎片最終散落在東西伯利亞的阿爾泰地區(qū)。

俄羅斯“質子－M”運載火箭墜毀

這些碎片包括火箭舊油箱的碎片，這些碎片是含有劇毒的燃料殘留物，比如不對稱的二甲基肼（UDMH）。

如果人體短時間內接觸了大量的偏二甲基肼，會引發(fā)急性中毒，且還能致癌。對一些植物和動物也存在危害性。

如何清理太空垃圾

我們能擺脫這些太空垃圾嗎？有什么行之有效的方法，能清理這些太空垃圾呢？

多年來，人們提出的清理措施，主要以利用激光等儀器，魚叉等工具清除大塊碎片，或者開發(fā)一種自動移除衛(wèi)星，用聚合物泡沫涂覆衛(wèi)星，使其能夠下降到地球大氣層的位置，然后被燃燒。

但是這些方式都只是杯水車薪，并不能高效，徹底的解決太空垃圾的問題。

按照歐洲航天局的計劃，他們將在2025年發(fā)射一個四臂機器人垃圾收集器，來清理太空垃圾，四臂機器人將抓住垃圾碎片，并將其拖入至大氣層。

大氣層似乎成了一個天然的太空垃圾焚燒場，在那里，太空垃圾們將被燃燒殆盡。但這項計劃的成本也頗高，預計將耗資1.2億歐元。

不過，俄羅斯的科學家們，近期似乎有了更好的方案。

據俄羅斯薩馬拉國立大學新聞處的消息，俄羅斯科學家目前已經開發(fā)了一種太空清掃器，能夠通過無接觸的方式，安全有效的清理地球軌道上的垃圾。

據悉，這是一種配備了離子發(fā)動機的自動太空清掃器，當清掃器靠近目標垃圾約10米的距離時，將會對其噴射發(fā)動機離子流，也就是一種等離子體焰炬。

在離子流粒子遇到太空垃圾時，將產生一種力量，這種力量則會將垃圾移動到指定的方向。

相比于以往用機械手臂，魚叉，鋼索等直接接觸，捕獲，運輸太空垃圾的方式，離子發(fā)動機太空清掃器，由于不會與太空垃圾產生接觸，所以能減少發(fā)生碰撞的可能性。

人類不會停止進行太空探索的腳步，也不會因太空垃圾的問題而停下，因此太空垃圾清理任務勢在必行。